CN107904480A - 一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法，所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球的原料包括：废钢、锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭、镁铝合金、硅钙合金、石墨粉、稀土铁合金粉末、纳米陶瓷粉末。本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法，通过优化配方及其制备工艺，使本发明制品具有良好的耐腐蚀、抗蠕变、耐磨性和抗冲击性，同时强度大，硬度高，磨耗低，有效延长本发明制品使用寿命。

Description

一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法。
背景技术
球磨机是矿山、发电厂、陶瓷、玻璃等行业中广泛应用的粉磨设备，磨球作为球磨机中的粉碎介质，其性能对整体球磨效果起着重要作用。随着球磨机需求量越来越大，耐磨球的消耗也在大幅度增加，其存在的问题也越来越明显，如耐磨球易磨损、易腐蚀、抗蠕变性差，导致耐磨球使用寿命短。因此，提高耐磨球性能，延长耐磨球使用寿命是目前急需解决的问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法，通过优化配方及其制备工艺，使本发明制品具有良好的耐腐蚀、抗蠕变、耐磨性和抗冲击性，同时强度大，硬度高，磨耗低，有效延长本发明制品使用寿命。
本发明提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢120-160份、锂锭0.6-1.2份、硼铁5-9份、锰锭4-8份、铬锭12-16份、钼锭1.2-2.8份、钒锭1.2-2.8份、镍锭0.8-1.6份、钴锭0.2-0.6份、镁铝合金1-2份、硅钙合金1.5-3份、石墨粉0.6-1.2份、稀土铁合金粉末2.5-4.2份、纳米陶瓷粉末0.4-0.8份。
具体实施方式中，废钢的重量份还可以为125、130、135、140、145、150份，锂锭的重量份还可以为0.7、0.8、0.9、1、1.1份，硼铁的重量份还可以为5.5、6、6.5、7、7.5、8份，锰锭的重量份还可以为4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5份，铬锭的重量份还可以为12.5、13、13.5、14、15、15.5份，钼锭的重量份还可以为1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.5、2.7份，钒锭的重量份还可以为1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.5、2.7份，镍锭的重量份还可以为0.9、1、1.1、1.2、1.4、1.5份，钴锭的重量份还可以为0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55份，镁铝合金的重量份还可以为1.2、1.4、1.5、1.6、1.8份，硅钙合金的重量份还可以为1.8、2、2.2、2.5、2.8份，石墨粉的重量份还可以为0.7、0.8、0.9、1、1.1份，稀土铁合金粉末的重量份还可以为2.8、3、3.2、3.5、3.8、4份，纳米陶瓷粉末的重量份还可以为0.45、0.5、0.6、0.65、0.7、0.75份。
优选地，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：12-20份、B4C：5-10份、SiC：6-12份、B2O3：2-6份、TiO2：2-6份、MgO：2-4份、TiN：4-8份。
本发明还提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢熔炼，然后加入锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌，再加入镁铝合金和硅钙合金，搅拌，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，经热处理，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球。
优选地，S1中，按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1525-1565℃进行熔炼，保温30-40min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1480-1520℃保温40-50min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1420-1450℃保温15-20min，得到合金液。
优选地，S2中，热处理工艺具体步骤如下：将铸件升温至420-480℃，保温30-50min，然后升温至630-680℃，保温80-100min，再升温至860-920℃，保温20-30min，风冷至室温。
优选地，S3中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为10-12L/min，功率为2.3-2.6KW，扫描速度为120-140mm/min，等离子弧光斑直径为1.5-2.5mm。
本发明中以废钢、锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭、石墨粉、镁铝合金和硅钙合金配合作为本发明耐磨球球胚原料，通过将废钢熔炼，然后加入锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌，再加入镁铝合金和硅钙合金，搅拌，得到的合金液中各成分含量合理，通过控制Li、B、Mn、Mg、Al、Si和Ca的含量，具有良好的脱氧、脱硫和固氮效果，促进非金属夹杂物上浮，有效净化合金液，改善本发明制品组织结构，提高本发明制品强度、韧性、耐蚀性、抗开裂性和疲劳极限，同时改善本发明制品各向异性；再通过将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至420-480℃，保温30-50min，然后升温至630-680℃，保温80-100min，再升温至860-920℃，保温20-30min，风冷至室温，通过优化热处理工艺，合理选择升温温度与保温时间，有效促进强碳化物弥散分布在本发明制品中，各强碳化物通过溶解其它元素，形成含有多种合金元素的复合碳化物，增强本发明制品硬度和强度，提高形核率，并抑制先共析铁素体形成，促进针状铁素体的形成，且抑制晶粒长大，增加本发明制品内部组织的位错密度，使本发明制品组织致密，显著提高本发明制品强度、耐腐蚀性、耐磨性能、冲击韧性、抗开裂和抗蠕变性，改善本发明制品性能稳定性，延长本发明制品使用寿命；通过优化等离子熔覆工艺，以稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末配合作为熔覆粉末，将稀土铁合金粉末优异的力学性能与纳米陶瓷粉末的耐腐蚀、耐磨、耐高温性进行结合，具有协同作用，与耐磨球球胚结合力强，同时进一步优化耐磨球球胚外表面结构，消除本发明制品外表面枝晶紊乱形态，进一步细化组织晶粒，提高本发明制品整体耐磨、耐腐蚀、抗氧化、耐高温和力学性能等，延长本发明制品使用寿命。本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球及其制备方法，通过优化配方及其制备工艺，使本发明制品具有良好的耐腐蚀、抗蠕变、耐磨性和抗冲击性，同时强度大，硬度高，磨耗低，有效延长本发明制品使用寿命。
将本发明耐腐蚀抗蠕变耐磨球制成耐磨球，对其性能进行测试测试，测试结果如下：平均球耗为35-45g/t,破碎率为0.022-0.035％，寿命约为普通耐磨球的10-12倍。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢120份、锂锭1.2份、硼铁5份、锰锭4份、铬锭12份、钼锭1.2份、钒锭1.2份、镍锭0.8份、钴锭0.6份、镁铝合金1份、硅钙合金3份、石墨粉0.6份、稀土铁合金粉末2.5份、纳米陶瓷粉末0.4份。
本发明还提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢熔炼，然后加入锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌，再加入镁铝合金和硅钙合金，搅拌，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，经热处理，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球。
实施例2
本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢160份、锂锭0.6份、硼铁9份、锰锭8份、铬锭16份、钼锭2.8份、钒锭2.8份、镍锭1.6份、钴锭0.2份、镁铝合金2份、硅钙合金1.5份、石墨粉1.2份、稀土铁合金粉末4.2份、纳米陶瓷粉末0.8份。
其中，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：20份、B4C：5份、SiC：12份、B2O3：2份、TiO2：6份、MgO：2份、TiN：4份。
本发明还提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1525℃进行熔炼，保温40min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1520℃保温40min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1450℃保温15min，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至420℃，保温50min，然后升温至630℃，保温100min，再升温至920℃，保温20min，风冷至室温，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球；其中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为10L/min，功率为2.3KW，扫描速度为120mm/min，等离子弧光斑直径为2.5mm。
实施例3
本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢142份、锂锭0.9份、硼铁7.5份、锰锭6.2份、铬锭14.5份、钼锭1.8份、钒锭2份、镍锭1.2份、钴锭0.4份、镁铝合金1.5份、硅钙合金2.4份、石墨粉0.9份、稀土铁合金粉末3.6份、纳米陶瓷粉末0.6份。
其中，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：16.5份、B4C：8份、SiC：8.5份、B2O3：4份、TiO2：4份、MgO：3份、TiN：6份；
本发明还提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1540℃进行熔炼，保温35min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1500℃保温45min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1435℃保温18min，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至455℃，保温41min，然后升温至660℃，保温90min，再升温至900℃，保温26min，风冷至室温，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球；其中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为11L/min，功率为2.5KW，扫描速度为130mm/min，等离子弧光斑直径为2mm。
实施例4
本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢130份、锂锭0.75份、硼铁8.5份、锰锭4.6份、铬锭13.8份、钼锭1.5份、钒锭2.4份、镍锭1.1份、钴锭0.35份、镁铝合金1.2份、硅钙合金2份、石墨粉0.72份、稀土铁合金粉末3.2份、纳米陶瓷粉末0.45份。
其中，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：12份、B4C：10份、SiC：6份、B2O3：6份、TiO2：2份、MgO：4份、TiN：8份；
本发明还提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1565℃进行熔炼，保温30min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1480℃保温50min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1420℃保温20min，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至480℃，保温30min，然后升温至680℃，保温80min，再升温至860℃，保温30min，风冷至室温，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球；其中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为12L/min，功率为2.6KW，扫描速度为140mm/min，等离子弧光斑直径为1.5mm。
实施例5
本发明提出的一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其原料按重量份包括：废钢155份、锂锭1.1份、硼铁6.8份、锰锭7.2份、铬锭15份、钼锭2.2份、钒锭1.5份、镍锭1.4份、钴锭0.5份、镁铝合金1.8份、硅钙合金2.8份、石墨粉1.1份、稀土铁合金粉末4份、纳米陶瓷粉末0.65份。
其中，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：14份、B4C：8.5份、SiC：10份、B2O3：5份、TiO2：5份、MgO：3.5份、TiN：6.5份；
本发明还提出了一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1550℃进行熔炼，保温32min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1510℃保温48min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1430℃保温18min，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，将铸件升温至470℃，保温35min，然后升温至670℃，保温95min，再升温至910℃，保温26min，风冷至室温，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球；其中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为10.5L/min，功率为2.4KW，扫描速度为130mm/min，等离子弧光斑直径为1.8mm。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其特征在于，其原料按重量份包括：废钢120-160份、锂锭0.6-1.2份、硼铁5-9份、锰锭4-8份、铬锭12-16份、钼锭1.2-2.8份、钒锭1.2-2.8份、镍锭0.8-1.6份、钴锭0.2-0.6份、镁铝合金1-2份、硅钙合金1.5-3份、石墨粉0.6-1.2份、稀土铁合金粉末2.5-4.2份、纳米陶瓷粉末0.4-0.8份。
2.根据权利要求1所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球，其特征在于，纳米陶瓷粉末的原料按重量份包括：TiC：12-20份、B4C：5-10份、SiC：6-12份、B2O3：2-6份、TiO2：2-6份、MgO：2-4份、TiN：4-8份。
3.一种根据权利要求1-2中任一项所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按配比将废钢熔炼，然后加入锂锭、硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌，再加入镁铝合金和硅钙合金，搅拌，得到合金液；
S2、将合金液浇注成型，得到铸件，经热处理，得到耐磨球球胚；
S3、将耐磨球球胚清洗，干燥，然后按配比将稀土铁合金粉末和纳米陶瓷粉末混合得到熔覆粉末，经等离子熔覆，得到耐腐蚀抗蠕变耐磨球。
4.根据权利要求3所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，其特征在于，S1中，按配比将废钢置于熔炼炉中，升温至1525-1565℃进行熔炼，保温30-40min，然后加入硼铁、锰锭、铬锭、钼锭、钒锭、镍锭、钴锭和石墨粉，搅拌均匀，在1480-1520℃保温40-50min，再加入锂锭、镁铝合金和硅钙合金，搅拌均匀，在1420-1450℃保温15-20min，得到合金液。
5.根据权利要求3所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，其特征在于，S2中，热处理工艺具体步骤如下：将铸件升温至420-480℃，保温30-50min，然后升温至630-680℃，保温80-100min，再升温至860-920℃，保温20-30min，风冷至室温。
6.根据权利要求3所述耐腐蚀抗蠕变耐磨球的制备方法，其特征在于，S3中，等离子熔覆工艺参数具体如下：保护气体为氩气且氩气流量为10-12L/min，功率为2.3-2.6KW，扫描速度为120-140mm/min，等离子弧光斑直径为1.5-2.5mm。
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